a) Estudio del crecimiento y decrecimiento de las ventas y cálculo de los extremos.Para estudiar el crecimiento y decrecimiento, obtenemos la primera derivada de la función V(t):
V(t)=4t3−24t2+36t+100 V′(t)=12t2−48t+36 Igualamos la derivada a cero para encontrar los puntos críticos:
12t2−48t+36=0 Dividimos por 12:
t2−4t+3=0 Factorizando o usando la fórmula cuadrática, obtenemos:
(t−1)(t−3)=0 Los puntos críticos son t=1 y t=3. Ambos se encuentran dentro del intervalo de estudio [0,6].Estudiamos el signo de V′(t) en los intervalos determinados por los puntos críticos y los extremos del dominio:Para t∈[0,1) (tomamos t=0.5):
V′(0.5)=12(0.5)2−48(0.5)+36=12(0.25)−24+36=3−24+36=15>0 Las ventas crecen en el intervalo [0,1).Para t∈(1,3) (tomamos t=2):
V′(2)=12(2)2−48(2)+36=48−96+36=−12<0 Las ventas decrecen en el intervalo (1,3).Para t∈(3,6] (tomamos t=4):
V′(4)=12(4)2−48(4)+36=192−192+36=36>0 Las ventas crecen en el intervalo (3,6].En resumen, las ventas crecen en [0,1)∪(3,6] y decrecen en (1,3).Calculamos los valores de la función en los puntos críticos y en los extremos del intervalo para encontrar los extremos locales y absolutos:
V(0)=4(0)3−24(0)2+36(0)+100=100 V(1)=4(1)3−24(1)2+36(1)+100=4−24+36+100=116 V(3)=4(3)3−24(3)2+36(3)+100=108−216+108+100=100 V(6)=4(6)3−24(6)2+36(6)+100=4(216)−24(36)+216+100=864−864+216+100=316 Los extremos son:\begin{itemize}
\item Máximo local en t=1 con un valor de ventas de V(1)=116 miles de euros.
\item Mínimo local en t=3 con un valor de ventas de V(3)=100 miles de euros.
\item El máximo absoluto en el intervalo [0,6] es V(6)=316 miles de euros.
\item El mínimo absoluto en el intervalo [0,6] es V(0)=V(3)=100 miles de euros.
\end{itemize}
b) Representación gráfica de la función V.Para representar gráficamente la función V(t), utilizamos los puntos clave calculados en el apartado anterior y la información de crecimiento y decrecimiento:\begin{itemize}
\item Punto inicial: (0,V(0))=(0,100)
\item Máximo local: (1,V(1))=(1,116)
\item Mínimo local: (3,V(3))=(3,100)
\item Punto final: (6,V(6))=(6,316)
\end{itemize} La gráfica empieza en (0,100), sube hasta el máximo local en (1,116), baja hasta el mínimo local en (3,100) y vuelve a subir hasta el punto final (6,316). La curva es suave y continua, característica de una función polinómica cúbica.
c) Cálculo del área de la región limitada por la gráfica de V, la recta t=6 y los ejes de coordenadas.El área de la región limitada por la gráfica de V, la recta t=6 y los ejes de coordenadas (es decir, t=0 y V=0) se calcula mediante la integral definida de V(t) desde t=0 hasta t=6. Dado que el valor mínimo de V(t) en el intervalo [0,6] es 100 (en t=0 y t=3), la función es siempre positiva, por lo que el área es simplemente la integral.
Aˊrea=∫06(4t3−24t2+36t+100)dt Calculamos la integral indefinida:
∫(4t3−24t2+36t+100)dt=44t4−243t3+362t2+100t+C =t4−8t3+18t2+100t+C Ahora evaluamos la integral definida en los límites de integración, aplicando la Regla de Barrow:
Aˊrea=[t4−8t3+18t2+100t]06 Aˊrea=(64−8⋅63+18⋅62+100⋅6)−(04−8⋅03+18⋅02+100⋅0) Aˊrea=(1296−8⋅216+18⋅36+600)−(0) Aˊrea=(1296−1728+648+600) Aˊrea=2544−1728 Aˊrea=816 El área de la región es de 816 unidades de área. Considerando las unidades del problema (miles de euros y años), el área representa 816 miles de euros ⋅ año.